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第2课时　滑轮组、轮轴和斜面
滑轮组
1.如图是工人提升重物的情景,若不计滑轮所受重力及摩擦力,其中最省力的是 (　　)
A B C D
2.工人用如图所示的装置运送沙石,下列说法正确的是(g取10 N/kg) (　　)
A.滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小
B.图中动滑轮相当于一个省力杠杆
C.绳子自由端下拉1 m,桶上升2 m
D.质量为65 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的沙石
3.利用如图所示的滑轮组匀速提升200 N的重物,动滑轮重为10 N,(不计绳重与摩擦)则拉力F的大小为 (　　)
A.70 N B.100 N
C.105 N D.110 N
4.如图所示,某人站立在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起,请在图中用笔画线代替绳子画出所用滑轮组绳子的绕法。
轮轴和斜面
5.山区常见的盘山公路相当于一个　　　　(填简单机械名称)。
6.(物理学与日常生活)简单机械在生活中有很多实际应用。将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时,钥匙就相当于一个　　　　。
1.(物理学与日常生活)简单机械的使用极大地便利了人们的生活。以下机械中,其使用目的与其他三个不同的是 (　　)
A.拔钉子的羊角锤 B.运货的斜面
C.赛艇的桨　 D.提升重物的动滑轮
2.关于简单机械,下列叙述正确的是 (　　)
A.剪刀使用时,一定是省力杠杆　
B.旗杆上安装的定滑轮既可以省力也可以改变力的方向　
C.自行车在转弯时,车把手属于费力机械
D.盘山公路是采用减小坡度的方式来达到省力的效果
3.两个滑轮组,提升一个重为17 N的物体A(每个滑轮重相同),使物体A在2 s内拉升了20 cm,拉力如图甲、乙所示。下列说法不正确的是 (　　)
甲 乙
A.甲中,绳端移动的距离为60 cm
B.乙中,拉力的功率为1.8 W
C.甲中,动滑轮由两根绳子吊着
D.乙中,动滑轮的重力为1 N
4.如图甲所示,用一滑轮组提升重200 N的物体,已知拉力F为80 N,不计绳重和摩擦,物体、绳子自由端的运动情况如图乙所示,动滑轮的重为　　　　N,2 s内拉力做的功为　　　　J。
甲 乙
5.(模型建构)用绳和木棍体验“滑轮组”的威力:两位男同学各持一根较光滑的木棍,在相距1 m处面对面站立。另外一位女同学取一根绳子,将绳子的一端系在其中一根木棍上,再按如图所示依次绕过两根木棍,然后缓慢地拉动绳子的另一端,结果两位男同学竟然互相靠近并撞在一起了。请解释原因: 　。
6.(2024白银中考)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重60 N,B重10 N,则A所受地面的摩擦力为　　　　N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F的大小为　　　　N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
7.如图所示是一位同学组装的提升重物的装置。他用400 N的力在30 s内把重1 000 N的重物匀速提升6 m(不计绳重及摩擦),则动滑轮的重力为　　　　N,对重物做功的功率为　　　　W。
8.如图甲,汽车在盘山公路上行驶上陡坡时,司机常常换用　　　　(选填“高”或“低”)速挡,这样做是因为在发动机的输出功率一定时,可以增大动力;图乙和图丙所示是生活中常见的两种钉子,其中与盘山公路的力学原理相同的是图　　　　(选填“乙”或“丙”)所示的钉子。工人师傅搭了如图丁所示的斜面,用沿斜面向上600 N的拉力,把一个重为1 200 N的重物搬到2 m高的车上。已知斜面长为5 m,此过程中,工人拉力的功为　　　　J。
甲 乙 丙 丁
9.如图所示是一个由两个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,质量为50 kg的人站在地上用力向下拉绳,用220 N的力提起重为600 N的重物,3 s使重物上升1 m。g取10 N/kg,求:
(1)在图中画出滑轮组的绕绳方法(要求三个滑轮都要使用)。
(2)若不计摩擦和绳重,求动滑轮的重力以及绳子自由端移动的速度。
(3)此人拉起重物的最大重力。
10.(物理观念)如图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置——辘轳。
　
甲　　　 　　 乙 丙
(1)图乙是它提水时的示意图,为方便提水,应按照　　　　(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计,支点是　　　　点,动力的作用点在　　　　点。(后两空均选填“A”“B”或“C”)
(2)图乙中动力臂和阻力臂之比为5∶1,若AB=15 cm,BC=　　　　cm;现将总质量为50 kg的水和桶从井中匀速提起,人们在摇把末端施加的力F1至少需要　　　　N。
(3)图丙中水龙头开关的设计也应用了同样原理,开关选用　　　　(选填“①”或“②”)效果更好。
【详解答案】
课堂达标
1.D　2.B　3.C
4.如图所示:
5.斜面　6.轮轴
课后提升
1.C　解析:羊角锤属于省力杠杆,使用羊角锤拔钉子是为了省力;利用斜面推货物是为了省力;赛艇的桨属于费力杠杆,使用它是为了省距离;动滑轮的实质是省力杠杆,使用动滑轮是为了省力,故C符合题意。故选C。
2.D　解析:剪刀有多种,其中有的省力,有的费力省距离,故A错误;定滑轮能改变力的方向但不省力,故B错误;自行车的车把手属于轮轴,是省力杠杆,故C错误;盘山公路属于斜面,坡度越小越省力,故D正确。故选D。
3.C　解析:AC.由图甲可知,动滑轮上有三段绳子,则绳子自由端移动的距离为物体A提升高度的三倍,即60 cm,故A正确,C错误;BD.由图乙可知,动滑轮上有两段绳子,则绳子自由端移动的距离为物体A提升高度的二倍,即40 cm,所以拉力的功率为P====1.8 W,动滑轮的重力为G动=2F-G物=2×9 N-17 N=1 N,故B、D正确。故选C。
4.40　240　解析:由图甲可知,承担物重的绳子段数n=3,则拉力端移动距离s=3h,不计绳重和摩擦,拉力F=
(G动+G),则动滑轮的重力G动=3F-G=3×80 N-200 N=40 N。由图乙可知,t=2 s时,绳子自由端移动的距离s=3 m,则2 s内拉力做的功W=Fs=80 N×3 m=240 J。
5.绳子和木棍组成了滑轮组,使用滑轮组可以省力　解析:绳子绕在光滑的木棍上就相当于绕在滑轮上,可以把一根木棍当作定滑轮,另一根木棍当作动滑轮,绕的圈数越多,相当于动滑轮的个数越多,就会越省力,因此缓慢地拉动绳子的另一端,结果两位男同学竟然互相靠近并撞在一起了。
6.20　40　解析:由图可知,物体A和B通过动滑轮相连,动滑轮上有2段绳子承重,已知B重10 N,物体B恰好匀速下降,则A匀速向右运动,说明物体A处于平衡状态,则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力,即f=F拉=2GB=2×10 N=20 N,若对A施加一个水平向左的拉力F,则物体A受到三个力的作用:水平向左的拉力F、水平向右的拉力2GB、水平向右的摩擦力20 N,刚好使A匀速向左运动,所以水平向左的拉力F=f+F拉=f+2GB=20 N+2×10 N=40 N。
7.200　200　解析:由图可知,承担物重的绳子段数n=3,根据F=(G+G动)可知,动滑轮的重力G动=nF-G=400 N×
3-1 000 N=200 N,滑轮组对重物做的功:W=Gh=1 000 N×6 m=6 000 J,对重物做功的功率P===200 W。
8.低　乙　3 000　解析:由P===Fv可知,在发动机的输出功率一定时,换用低速挡降低行驶速度可以增大牵引力。图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子,其中图乙的螺丝钉上的一圈圈螺纹相当于斜面,使用斜面可以省力,与盘山公路的力学原理相同。拉力做的功W=Fs=600 N×5 m=3 000 J。
9.解:(1)如图所示:
(2)不计摩擦和绳重,由F=(G物+G动)可得,动滑轮的重力:
G动=nF-G物=3×220 N-600 N=60 N,绳子自由端移动的距离:
s=nh=3×1 m=3 m,
绳子自由端移动的速度:
v===1 m/s。
(3)人的重力:
G人=mg=50 kg×10 N/kg=500 N,
当绳子的拉力等于人的重力时,拉力最大,即
F最大=G人=500 N,
由F=(G物+G动)得,此人拉起重物的最大重力:
G物最大=nF最大-G动=3×500 N-60 N=1 440 N。
答:(2)动滑轮的重力为60 N,绳子自由端移动的速度为1 m/s;
(3)此人拉起重物的最大重力是1 440 N。
10.(1)省力　B　C (2)75　100
(3)①
解析:(1)辘轳的实质是轮轴,为方便提水,动力作用在轮上,即动力的作用点在C点省力;支点是绕着转动的固定点,即B点。(2)图乙中动力臂和阻力臂之比为5∶1,阻力臂AB=15 cm,则动力臂BC=5×15 cm=75 cm。根据杠杆的平衡条件有F1×BC=G×AB=mg×AB,人们在摇把末端施加的力F1至少需要F1===100 N。(3)水龙头开关的设计也应用了轮轴,增大轮的半径可以增大动力臂,在阻力和阻力臂一定时,可以减小动力,故选择图中的①可以更省力。

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